Prevalence and molecular characterization of colistinresistant, ESBL-AmpC- and carbapenemase-producing Enterobacterales in humans, animals and in food chains in Lebanon

par Hiba Al mir

Thèse de doctorat en Microbiologie médicale et alimentaire

Sous la direction de Marisa Haenni, Marwan Osman et de Monzer Hamze.

Soutenue le 07-12-2020

à Lyon en cotutelle avec l'Université Libanaise , dans le cadre de École Doctorale Interdisciplinaire Sciences-Santé. (Villeurbanne) , en partenariat avec Université Claude Bernard (Lyon) (établissement opérateur d'inscription) , Agence nationale de sécurité sanitaire de l'alimentation, de l'environnement et du travail (France) (laboratoire) et de Laboratoire Microbiologie Santé et Environnement (Liban) (laboratoire) .

Le président du jury était Didier Hocquet.

Le jury était composé de Marisa Haenni, Marwan Osman, Monzer Hamze, Mira El Chaar, Yves Millemann, Sima Tokajian, Anne Vianney.

Les rapporteurs étaient Didier Hocquet, Mira El Chaar.

  • Titre traduit

    Prévalence et caractérisation moléculaire des Enterobacterales résistantes à la colistine, productrices des BLSE-AmpC et des carbapénémases chez l'homme, l'animal et dans les chaînes alimentaires au Liban


  • Résumé

    Globalement, il est désormais admis que le taux des bacilles à Gram-Négatif sécréteurs de β-lactamases, des carbapénèmases et/ou résistantes à la colistine ne cesse de croître pour atteindre des prévalences inquiétantes dans tous les continents. En parallèle, la quasi-totalité des classes d’antibiotiques utilisées chez l’Homme sont également utilisées chez les animaux destinés à l’alimentation. Enfin, les deux compartiments que sont l’Homme et le monde animal ne sont pas étanches, d’où la nécessite d’appréhender la résistance aux antibiotiques selon une approche « One Health ». A ce jour, les données existant au Liban sur la prévalence des gènes de résistance dans le secteur humain comme des filières animales et alimentaires sont préliminaires. De plus, les investigations dans la communauté et la dynamique de la transmission des bactéries multi résistantes restent inconnues. Ainsi, l’objectif du travail de thèse est de décrire l’épidémiologie des Enterobacterales productrices de BLSE / AmpC, carbapénémases et résistantes à la colistine à l’interface de l’Homme et de l’animal au Liban, et d’élucider par la suite le dynamique de transmission de la résistance. Pour cela, nous avons établi une première étude portant sur la détection et la caractérisation des gènes de résistance à la colistine dans des souches cliniques humaines. En parallèle, une autre étude est menée chez les volailles pour décrire la prévalence des gènes de résistance, aussi bien que la population bactérienne véhiculant ces déterminants dans le secteur agroalimentaire au Liban. Une troisième étude faite vise à établir les états des lieux des déterminants génétiques des résistances et du dynamisme d’acquisition, et de persistance de ces dernières chez l’Homme dans la communauté. Le typage des bactéries par PFGE, par MLST, les Southern Blots ainsi que le séquençage du génome entier ont été utilisés dans les différentes études. Nos résultats indiquent que les élevages de poulets sont de puissants réservoirs de gènes de résistance BLSE et mcr-1 au Liban. En parallèle, nous décrivons pour la première fois la dissémination des gènes mcr-1 chez l’Homme dans le secteur clinique aussi bien que chez des porteurs sains dans la communauté Libanaise. Nos études soulignent une large dissémination des Escherichia coli multirésistantes, la présence de différents carbapénémases ainsi qu’un fort dynamisme de perte et d’acquisition d’E. coli productrices des BLSE entre les secteurs, soulignant ainsi une urgence de recours à des stratégies efficaces de surveillance de l'antibiorésistance au niveau national.


  • Résumé

    Globally, it is relevant that the prevalence of Gram-negative bacilli producing β-lactamases, carbapenemases, and/or are colistin-resistant have been highly increasing all over the five continents threatening global public health. In parallel, the majority of antibiotics prescribed in human medicine have been also administrated in veterinary medicine and in food producing animal husbandry. However, all the sectors of the ecosystem, including Humans and animals are correlated, so that the antimicrobial resistance (AMR) issue should be addressed via a One Health approach. Nowadays, data on the prevalence of resistance genes and the occurrence of resistance determinants in humans as well as in animals and in the food sector in Lebanon are scarce. Moreover, the prevalence of AMR, the population structure of resistant isolates and the transmission of resistance determinants between sectors and in the Lebanese community remain unknown. The aim of this thesis was thus to further describe the epidemiology of ESBL/AmpC-, carbapenemase- producing and colistin resistant Enterobacteriales in the interface between humans and animals, and to fill up the gap in our knowledge on the transmission of resistances across sectors in Lebanon. Accordingly, we performed a first study on humans in order to detect and characterize colistin resistance genes in the clinical sector. In parallel, we conducted a study in the poultry sector in order to investigate the prevalence of resistance genes and the population structure of resistant isolates in food producing animals. Additionally, we conducted a third study on humans to explore the presence, the spread and the dynamic of acquisition, persistence and carriage of resistance determinants in the Lebanese community. Isolates have been characterized using PFGE, MLST, Southern blots and whole genome sequencing in all studies. Our data revealed that chickens are potent reservoirs of ESBL/AmpC and mcr-1 genes in Lebanon. Hence, we described for the first time the presence of the mcr-1 gene in humans from hospitals and the food sector. Results underlined also the huge diffusion of MDR Escherichia coli , the presence of different carbapenemases as well as the high genetic diversity and the important dynamic of acquisition and loss of ESBL-producing E. coli in Lebanon. These findings are alarming highlighting the urgent need to reevaluate effective antimicrobial stewardship in order to limit the emergence of AMR in Lebanon.


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